光學成像原理精選(九篇)

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第1篇：光學成像原理范文

關鍵詞：項目教學法 教學能力 學習能力 就業(yè)能力

中圖分類號：G712文獻標識碼：A

文章編號：1004-4914（2010）12-126-02

高職院校廣告綜合實訓課程是廣告專業(yè)在校三年中最后一門專業(yè)課程，它的開設建立在該專業(yè)基礎課程的學習已經(jīng)完成，學生已經(jīng)學習了廣告導論、廣告創(chuàng)意、廣告欣賞、廣告策劃、廣告心理學、市場營銷、影視廣告創(chuàng)意與制作等專業(yè)基礎課程，并按每門課程的具體要求完成了每門課程的實訓部分，在此基礎上，完成一個或數(shù)個關于產(chǎn)品或企業(yè)的全案策劃，它包括產(chǎn)品開發(fā)、市場調(diào)研、品牌規(guī)劃、市場推廣四部分。廣告綜合實訓課程的開設目的是幫助學生掌握所學廣告基礎課程的知識，訓練學生綜合運用知識的能力及對知識融匯貫通的應變能力，對學生自學能力是一次考驗和挑戰(zhàn)。廣告綜合實訓課程將會使學生對知識和技能的掌握有一個質(zhì)的飛躍，它要求學生通過對實訓案例的真實策劃、組織、管理與執(zhí)行，達到一個廣告策劃師、廣告文案、廣告設計師、攝像、后期編輯等應具備的崗位就業(yè)能力，從而實現(xiàn)學生從學校向社會的轉(zhuǎn)型。

高職院校廣告綜合實訓課程的教學過程中導入項目教學法，可以使學生在教師的指導下親自處理一個廣告項目的全過程，在這一過程中學習掌握廣告教學計劃內(nèi)的教學內(nèi)容。這種教學活動的開展，其目的是在課堂教學中把理論與實踐教學有機地結(jié)合起來，充分發(fā)掘?qū)W生的創(chuàng)造潛能，提高學生解決實際問題的綜合能力。項目教學法中所設置的“項目”包含多門課程的知識。學生通過該項目的進行，了解并把握整個工作或創(chuàng)作過程及每一個環(huán)節(jié)中的基本要求。

一、廣告綜合實訓課程導入項目教學法的案例探索

建構(gòu)主義理論認為，只有當一個人已有的知識無法解決他所面臨的問題時，真正的學習才會發(fā)生。學習不是由教師向?qū)W習者傳遞知識的活動，而是學習者自己建構(gòu)知識的過程。學習者不是被動地吸收信息，而是主動地通過已有的認知結(jié)構(gòu)對新信息進行加工和建構(gòu)，這種學習更強調(diào)主動性、社會性、情境性、協(xié)作性。建立在建構(gòu)主義理論基礎之上的項目教學法是以學生的自主性、探索性學習為基礎，采用類似科學研究及實踐的方法，它既是促進學生主動積極發(fā)展的一種新型的教學方法，也是一種學生探究型學習的方法。

1.教學任務。此次實訓任務是廣播電影電視管理干部學院2008級影視廣告專業(yè)廣告策劃方向31名學生、平面廣告設計方向兩個班74名學生以及影視廣告方向31名學生分別由3名老師帶隊輔導，導入了以項目案例教學為核心的“項目教學法”，立足于培養(yǎng)學員技術技能、項目經(jīng)驗和職業(yè)素質(zhì)三方面的能力。按教學要求需要每個團隊在一個學期的時間里完成一個項目案例。教師將需要完成的任務以項目的形式交給學生，在教師的指導下，以小組工作方式，由學生自己按照實際工作的完整程序，共同制定計劃、共同或分工完成整個項目。學生在項目實踐過程中，理解和把握課程要求的知識和技能，體驗創(chuàng)造的艱辛與樂趣，培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力、團隊合作精神等。

2.項目主題。2010年9月，2008級廣告專業(yè)的學生進入到了為期18周的廣告綜合實訓課程學習階段。廣告專業(yè)實訓課程的帶隊教師為本次課題設計了一個關于本次項目教學的大型主題：“經(jīng)濟山西，設計山西?！币髲V告專業(yè)的學生在這一大主題之下完成對山西地方產(chǎn)品的挖掘、產(chǎn)品品牌規(guī)劃及產(chǎn)品市場推廣等創(chuàng)意策劃、執(zhí)行工作，為振興山西經(jīng)濟貢獻微薄之力。

3.關于產(chǎn)品。這次廣告綜合實訓課程是由2008級廣告專業(yè)平面廣告設計方向的學生率先啟動的。這批學生在暑假期間就已經(jīng)接到了課題，他們在暑假期間，深入山西各地、市、縣鄉(xiāng)鎮(zhèn)以及村村落落，挖掘到有價值的山西地方產(chǎn)品70多件，這些產(chǎn)品涉及食品類、禮品類、酒類、干果類等，包括山西運城地區(qū)聞喜縣的煮餅，柳林的紅棗，汾陽的核桃以及平陸的雜糧、炒棋等等，做到了每位學生人手一份，并站在一個平面設計師的角度為產(chǎn)品進行了形象設想，在開學時每人都遞交了自己的產(chǎn)品方向，為廣告專業(yè)整體迅速進入綜合實訓創(chuàng)造了條件。

4.團隊建設。廣告綜合實訓課程的執(zhí)行者――2008級廣告專業(yè)的學生按照所挖掘到的產(chǎn)品迅速組織起了關于產(chǎn)品的項目團隊，它的結(jié)構(gòu)類似于一個綜合性廣告公司的策劃部與創(chuàng)意制作部，在團隊里就職崗位分別有策劃、市場調(diào)研、廣告文案、平面設計師、影視廣告制作等小組。

（1）策劃。負責對產(chǎn)品進行品牌市場調(diào)研、品牌規(guī)劃、市場推廣等策劃工作，使執(zhí)行團隊的工作在策劃的管理下能夠有的放矢。2008級廣告專業(yè)策劃方向的學生主要擔當策劃一職。

（2）市場調(diào)研。負責對產(chǎn)品進行品牌市場調(diào)研的執(zhí)行工作。2008級廣告專業(yè)策劃方向的學生根據(jù)市場調(diào)研的問卷對2009級和2010級廣告策劃方向的部分學生進行調(diào)研培訓，實現(xiàn)了教學實驗室傳幫帶的功能，市場調(diào)研小組利用課余時間幫助產(chǎn)品項目小組完成部分市場調(diào)查及數(shù)據(jù)整理工作。

（3）廣告文案。負責完成產(chǎn)品品牌規(guī)劃案中的廣告創(chuàng)意策略的文案執(zhí)行部分。2008級廣告專業(yè)策劃方向的學生主要擔當該職位。

（4）平面設計師。負責完成產(chǎn)品品牌規(guī)劃案中的廣告創(chuàng)意策略的平面設計執(zhí)行部分。2008級廣告專業(yè)平面廣告方向的學生主要擔當該職位。

（5）影視廣告制作小組。負責完成產(chǎn)品品牌規(guī)劃案中的廣告創(chuàng)意策略的影視廣告執(zhí)行部分。2008級廣告專業(yè)影視廣告方向的學生主要擔當該職位。針對74個產(chǎn)品開發(fā)項目，廣告專業(yè)學生組織起了相應的60個山西地方產(chǎn)品項目團隊，根據(jù)人數(shù)匹配原則，廣告策劃方向的學生每人負責兩個項目的策劃工作，平面廣告設計方向的學生正好是人手一案，由于項目在策劃中，影視制作團隊同時參與到廣告策劃的團隊中為產(chǎn)品的品牌進行創(chuàng)意工作。

5.市場調(diào)研。針對產(chǎn)品的市場調(diào)研工作正式啟動起來，為了保證學生們挖掘到的產(chǎn)品都能夠順利地投放市場，廣告策劃的學生開始策劃關于產(chǎn)品品牌規(guī)劃的市場調(diào)研工作。工作目標主要是通過對同業(yè)市場、產(chǎn)品自身狀態(tài)的了解以及消費者對產(chǎn)品的購買心理、購買習慣及行為的一系列調(diào)查，為產(chǎn)品的品牌進行科學而準確的定位。工作內(nèi)容主要包括：論證市場調(diào)研的必要性，完成市場調(diào)研建議書；定義問題，確定工作思路；確立調(diào)研目標；進行調(diào)研方案的設計工作；確定信息的類型和來源，進行資料的收集工作等；消費者問卷設計、抽樣方案及樣本容量收集資料；資料分析；撰寫市場調(diào)查報告，為品牌定位提供意見與建議。與此同時，平面廣告設計的學生開始了關于品牌名稱的商標注冊的調(diào)研工作以及同類產(chǎn)品平面廣告投放及表現(xiàn)的調(diào)查工作；影視廣告制作的學生開始了同類產(chǎn)品影視廣告投放及表現(xiàn)的調(diào)查工作。

6.品牌規(guī)劃與市場推廣。根據(jù)市場調(diào)研的結(jié)果，關于產(chǎn)品的品牌規(guī)劃工作正式展開。此階段的工作目標是建設產(chǎn)品與眾不同的品牌識別，為產(chǎn)品品牌建設設立目標、方向、原則與指導策略，為日后的具體品牌建設戰(zhàn)術與行為制定行為規(guī)范。工作內(nèi)容主要包括提煉品牌的核心價值；對品牌進行準確的形象描述；規(guī)范品牌識別系統(tǒng)；根據(jù)目標消費群的觸媒習慣選擇合適的媒體，確定媒體溝通策略；根據(jù)媒體策略制定品牌的創(chuàng)意策略，并進行品牌化的產(chǎn)品包裝設計、展示設計、影視廣告片的制作、以及平面、網(wǎng)絡等媒體的文案撰寫工作；運用廣告、公關贊助、新聞炒作、市場生動化、關系營銷、銷售促進等多種手段開展品牌傳播和推廣的策劃與執(zhí)行工作。

7.階段式項目展示。項目完成的每個重要階段，參加實訓的同學交流寫出各具特色的實踐報告，舉辦成果報告展，同時邀請廣告行業(yè)、產(chǎn)品行業(yè)、市場專家等與實訓師生一起對學生作品進行評估。通過自評和專家的評估，使學生對本次項目活動有一個客觀的認識，對所學知識有進一步的鞏固和提升，使該項目所用的理論和所得到的經(jīng)驗真正進入學生的知識網(wǎng)絡，縮短學生與就業(yè)崗位之間的差距，為零距離就業(yè)提供機會和可能。

二、廣告綜合實訓課程導入項目教學的意義

項目教學法的理論認為，知識可以在一定的條件下自主建構(gòu)獲得。學習是知識、技能與行為、態(tài)度與價值觀等方面的長進；教育是滿足長進需要的有意識、有系統(tǒng)、有組織的持續(xù)交流活動。在高職高專院校廣告綜合實訓課程過程中引入“項目教學法”，具有非常重要的實踐意義。

1.符合廣告行業(yè)對人才需求的特點，校內(nèi)廣告實訓基地實至名歸。高職高專院校廣告專業(yè)建設應與廣告公司的職業(yè)崗位密切掛鉤，以市場需求為指引，以就業(yè)為導向，突出對學生職業(yè)能力的培養(yǎng)。廣告綜合實訓課程導入項目教學法的目標就是培養(yǎng)學生的自學能力、動手能力、研究和分析問題的能力、團結(jié)協(xié)作能力、交流能力、職業(yè)素養(yǎng)、創(chuàng)新能力等，把課堂學習與企業(yè)實踐結(jié)合起來，所培養(yǎng)的學生才能符合廣告行業(yè)對人才培養(yǎng)的要求，實現(xiàn)畢業(yè)后一步上崗，零距離就業(yè)。

高職高專院校廣告綜合實訓課程的教學過程是以廣告公司的職業(yè)崗位的工作過程為參照系的，強調(diào)的是對工作過程的學習過程，這樣的教學行動恰恰需要廣告的專業(yè)情境來配合。校內(nèi)廣告實訓基地為項目教學提供了實現(xiàn)這一情境的工作場所，營造了企業(yè)崗位工作氛圍、鍛煉了學生適應社會和適應市場的能力，校內(nèi)廣告實訓基地成為了真實意義上的廣告公司。

2.對教師和學生都提出了更高的能力要求。教育家陶行知先生說過：“教、學、做應是一體化的，教、學、做是一件事，不是三件事?！钡拇_如此，高職高專院校廣告綜合實訓課程導入項目教學，對指導教師是一個嚴峻的考驗。它不僅要求教師具備完整的廣告理論體系，對教學的組織和管理能力，對案例的考評能力，而且必須具備豐富的廣告前線實戰(zhàn)經(jīng)驗，能與學生在廣告專業(yè)領域同進退、共成長，成為真正意義上的廣告雙師型教師。同時，項目教學使學生真正成為學習的主體，通過獨立完成項目把廣告理論與實踐有機地結(jié)合起來，不僅提高了廣告理論水平和實際執(zhí)行能力，豐富了廣告實戰(zhàn)經(jīng)驗，而且又在教師有目的地引導下，培養(yǎng)了學生自主學習、獨立思考、獨立操作、合作學習、解決問題等綜合能力，減少了學生對教師的依賴，提高了高職院校廣告專業(yè)的學生的就業(yè)能力。這也正符合了國際學習科學領域所公認的一句話：“聽來的忘得快，看到的記得住，做過的才能會?！?/p>

教育部在《關于高職高專人才培養(yǎng)工作的意見》中指出，高職教育是培養(yǎng)適應生產(chǎn)、建設、管理、服務第一線需要的，具有綜合能力和全面素質(zhì)的高等技術應用型人才。廣告綜合實訓課程導入項目教學縮短了學生對廣告理論與實踐的距離，強化了實踐教學環(huán)節(jié)，打破了傳統(tǒng)課程原有的學科體系及傳統(tǒng)教學方法，根據(jù)“必需、夠用”的原則對相關知識進行重新組合，注意專業(yè)知識的相互融合與解決實際問題相結(jié)合，切實做到了理論聯(lián)系實際。

參考文獻：

1.范捷平譯著.德國教育思想概論.上海譯文出版社,2003

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3.張黨省.職業(yè)教育項目課程實施研究.職教通訊,2003

第2篇：光學成像原理范文

直接按“MENU”鍵進入菜單，找到相片大小設置，用導航鍵進行選擇，按SET鍵確定；或者在屏幕參數(shù)上按“打印鍵”進入?yún)?shù)設置，導航鍵選擇相片大小設置，用拔盤調(diào)整。

照相機簡稱相機，是一種利用光學成像原理形成影像并使用底片記錄影像的設備。很多可以記錄影像設備都具備照相機的特征。醫(yī)學成像設備、天文觀測設備等等。照相機是用于攝影的光學器械。

（來源：文章屋網(wǎng) ）

第3篇：光學成像原理范文

eos70d配微單鏡頭即可，所謂微單鏡頭，即指微單相機的鏡頭。微單，即微型單反相機的簡稱。所謂微單，是一種定位于單反相機，與卡片機之間的相機。

照相機是一種利用光學成像原理形成影像并使用底片記錄影像的設備，是用于攝影的光學器械。在現(xiàn)代社會生活中有很多可以記錄影像的設備，它們都具備照相機的特征，比如醫(yī)學成像設備、天文觀測設備等。被攝景物反射出的光線通過照相鏡頭（攝景物鏡）和控制曝光量的快門聚焦后，被攝景物在暗箱內(nèi)的感光材料上形成潛像，經(jīng)沖洗處理（即顯影、定影）構(gòu)成永久性的影像，這種技術稱為攝影術，分為一般照相與專業(yè)攝像。

（來源：文章屋網(wǎng) ）

第4篇：光學成像原理范文

反差高是指光與暗之間明顯分隔，反差低則指光與暗之間不夠明顯或不夠鮮明。

2、反差是相機畫面設置的一個參數(shù)。調(diào)整反差就是改變畫面亮區(qū)與暗區(qū)的對比情況。這個參數(shù)通常稱為也被稱為對比度。

3、照相機是一種利用光學成像原理形成影像并使用底片記錄影像的設備，是用于攝影的光學器械。

第5篇：光學成像原理范文

相機uw是指這個相機鏡頭的生產(chǎn)地和年份，字母u代表宇都宮工廠，W代表生產(chǎn)年份是2008。

照相機是一種利用光學成像原理形成影像并使用底片記錄影像的設備，是用于攝影的光學器械。在現(xiàn)代社會生活中有很多可以記錄影像的設備，它們都具備照相機的特征，比如醫(yī)學成像設備、天文觀測設備等。被攝景物反射出的光線通過照相鏡頭（攝景物鏡）和控制曝光量的快門聚焦后，被攝景物在暗箱內(nèi)的感光材料上形成潛像，經(jīng)沖洗處理（即顯影、定影）構(gòu)成永久性的影像，這種技術稱為攝影術，分為一般照相與專業(yè)攝像。

2018年9月，世界海關組織協(xié)調(diào)制度委員會對將無人機歸類為“會飛的照相機”。1550年，意大利的卡爾達諾將雙凸透鏡置于原來的針孔位置上，映像的效果比暗箱更為明亮清晰。

（來源：文章屋網(wǎng) ）

第6篇：光學成像原理范文

關鍵詞：空間濾波測速 濾波效應 功率譜密度函數(shù)

中圖分類號：V475 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2013）10-0078-03

1 引言

20世紀60年代，隨著光學與電子學的快速發(fā)展，光學測量在科研和工程領域的重要性逐漸凸顯，特別是非相干光源如激光的發(fā)明使很多以前不存在的光學測量技術得到了發(fā)展，其中最典型應用即速度的測量。

為了對速度進行測量，人們提出了很多種類的光學測量方法，可將它們分為非相干和相干技術兩種，需要注意的是，這種分類并不意味著它們必然使用了非相干光源或相干光源。相干技術利用了光的振幅和相位信息，如激光多普勒測速法（LDV）[1]，激光斑紋測速法（LSV）[2]等；而非相干技術利用了目標成像的光強信息，兩者的區(qū)別一般被認為是“圖像”和“干涉圖樣”的區(qū)別[3]。在光學發(fā)展的早期，非相干技術包括照相法和攝影法，這些方法在測速時簡單的對目標的運動軌跡進行觀察或攝影，如光電圖像追蹤技術，后期被稱為空間濾波技術（SFV）。在多種非相干和相干技術中，激光多普勒測速法由于其較高的空間分辨率和較高的測量精度而被很多學者進行了廣泛的研究，雖然空間濾波法的測量性能與多普勒法是類似的，但一開始并未得到足夠的重視，近些年來，空間濾波法以其光學和機械結(jié)構(gòu)簡單穩(wěn)定、光源可選的實用優(yōu)點而得到了越來越多的重視。本文對空間濾波測速的發(fā)展進行了介紹，并從數(shù)學角度對空間濾波特性進行了分析。

2 空間濾波測速的發(fā)展及原理

2.1 空間濾波測速的發(fā)展

空間濾波測速的基本概念來源于于航空相機控制技術和紅外光學跟蹤技術。明確的提出將空間濾波法用于速度測量來自于Ator的研究[4]，他從理論上明確了利用平行狹縫作為空間濾波器進行測速的原理，還從相關性理論的角度對這種方法進行了分析；Gaster[5]則對空間濾波法進行了試驗驗證，他將其應用于液體流速的研究；Naito和Tsutsumi[6]給出了空間濾波法的理論基礎，他們對透射光柵進行了空間域的分析，給出了它的功率譜密度函數(shù)和空間透射比，并成功的證明了透射光柵相當于一個空間濾波器，能夠用于進行速度測量；為了增強空間濾波器的選擇性，Kobayashi和Naito[7]討論了窄帶通濾波器的最優(yōu)性問題；為了改善低空間頻率域內(nèi)的濾波特性，Tsudagawa[8]等介紹了平行四邊形視場，從而使空間濾波器性能得到了改進；Ushizaka和Asakura[9]研究了一種擁有顯微鏡的光學成像系統(tǒng)空間濾波測速法，并將其應用到在一個直徑為130um～3.3mm的細小玻璃管內(nèi)用于測量液體流速的分布；Aizu[10]等構(gòu)建了一種差分式透射光柵測速計，它改善了濾波器濾除多余低頻成分的能力，并證明了其在顯微領域測量流速的有效性；Koyama，Aizu，Borders，Reuter和Kratzer[9]等一些研究人員則將這類空間濾波測速計應用于進行血液流速方面的研究。

在這些研究的基礎上，Kobayashi[7]團隊將空間濾波探測器進行了拓展，提出了具有空間濾波器功能的光電探測器；Itakura等[6]利用一個液晶元件陣列構(gòu)建了一種新型的空間濾波器，并實現(xiàn)了兩維速度分量的測量；除此之外，其它光學元件也可以用作空間濾波器。Hayashi和Kitagawa[11]利用光纖陣列構(gòu)建了一種空間濾波器，他們將這種空間濾波器用于進行兩維的速度分量和距離的測量，并確定了速度的方向；棱鏡光柵是能夠作為空間濾波器的光學元件中很有趣的一個例子，據(jù)此，科學家們諸如Plesse，Slaaf，Reuter和Talukder等實現(xiàn)了血液流速的測量[9]；Ushizaka[12]研究了透鏡光柵的成像和折射特性，證明了它和棱鏡光柵的原理相似，同樣可以作為空間濾波器。

空間濾波測速的原理已經(jīng)以多種方式應用于運動目標的測量。與雙電子束LDV類似，Ballik和Chang[13]從理論和實驗方面研究了一種邊緣成像技術，在一個運動物體上進行仿光柵照明，而實際上在其前方并沒有放置光柵，強度被調(diào)制后的散射光由一個光電探測器進行接收，通過其信號進行分析即可實現(xiàn)速度測量；Aizu[9]等對空間濾波法進行了改進，使其能夠感測速度的變化程度；Ohno[14]等提出了采用空間濾波探測器來感測兩維隨機運動的方法，如運動物體的平均速度，尺寸以及數(shù)量等；基于光學成像的特性，空間濾波法還可以用于測量光學系統(tǒng)的離焦量，成像距離以及成像位移等。

2.2 空間濾波測速的原理

空間濾波測速（SFV）的基本光學系統(tǒng)如圖1所示，在一定的探測區(qū)域內(nèi)，照射光被一個沿x0方向以速度v0移動的運動目標進行散射，通過鏡頭L成像在一個沿運動方向有空間周期透射比的空間濾波器SF上，經(jīng)過空間濾波器的光被其后方的一個光電探測器PD接收，由PD探測到的總光強由于圖像以速度v運動以及空間濾波器的周期透射比p而產(chǎn)生周期性變化，如圖2所示，于是，PD的輸出中包含一個周期的周期信號，通過測量這個信號的頻率，則目標速度v0可由下式確定[4]：

（1）

其中，M是光學成像系統(tǒng)的放大倍數(shù)，則。由圖2可知，輸出信號中包含一個頻率為f0的周期信號，通常為正弦波，通過測量此正弦波的頻率即可由以上公式實現(xiàn)速度的測量。

3 空間濾波效應

空間濾波法的原理可以從數(shù)學角度和頻域的功率譜密度函數(shù)來描述。上節(jié)對空間濾波測速（SFV）的原理進行了直觀的描述，本節(jié)對圖像強度分布的空間濾波效應進行了數(shù)學分析。

如圖1所示，坐標為的像平面上放置一個空間濾波器，光傳播方向垂直像平面，假設空間濾波器上所成為理想圖像。設，分別為平面上運動圖像的光強分布及空間濾波器的光強透射比，假設所有通過空間濾波器的光都被光電探測器接收。當圖像以速度分量，分別在，方向上移動，則光電探測器的輸出信號可由以下積分公式表示：

（2）

式中，，，和為常數(shù)。一般的，我們認為地面目標的光強分布在時間和空間上滿足隨機過程。假設光強分布在，方向上滿足靜態(tài)隨機遍歷過程，則輸出信號的相關函數(shù)為：

（3）

其中E[…]代表數(shù)學期望。對（3）式進行傅立葉變換，去掉常數(shù)部分，可得的空間功率譜密度函數(shù)為：

（4）

其中，為光強分布函數(shù)在空間頻域的空間功率譜密度函數(shù)，Hp（μ，ν）為透射比的空間功率譜密度函數(shù)，用和表示即：

（5）

（6）

其中，為的傅里葉變換，和分別代表，方向上的空間頻率。

如果圖像光強分布函數(shù)不是隨機的，而是周期或非周期（瞬時）的，則其功率譜可表示為：

（7）

其中為函數(shù)的傅里葉變換。此時空間功率譜密度函數(shù)表示如下：

（8）

其中為輸出信號的傅立葉變換，可得：

（9）

由公式（4）可知，功率譜Gp（μ，ν）由兩個功率譜函數(shù)Fp（μ，ν）和Hp（μ，ν）相乘得出，由此可看出輸出信號是由經(jīng)過空間濾波器調(diào)制的輸入圖像給出的，由線性濾波理論可知，Hp（μ，ν）在空間頻域相對輸入Fp（μ，ν）表現(xiàn)為一個線性濾波器。

空間濾波器在待測圖像的運動方向上要求有一定的周期透射比，為方便數(shù)學分析，假設圖像只在方向上有速度分量，即，，此時，空間濾波器的透射比只在方向上具有周期性，而在y方向上是相同的。通過對（4）進行積分可得相對空間頻率的功率譜密度函數(shù)為：

（10）

式中：，為時域內(nèi)的頻率。公式（10）中再次表明功率譜對于輸入函數(shù)相當于一個濾波函數(shù)。由于空間濾波器在方向具有周期透射比，則它的功率譜具有窄帶通濾波特性，其中心頻率在空間頻率處。圖3給出了功率譜和在時的典型分布。由于功率譜為兩個頻譜混疊的結(jié)果，因此其分布主要以功率譜為特征。時間功率譜中包含一個在處的頻率尖峰，因此，通過測量其中心頻率，即可得出目標圖像的速度。此種方式通過周期透射的窄帶通空間濾波器實現(xiàn)了速度測量，即本文介紹的“空間濾波測速”。

4 結(jié)語

在多種相干和非相干測速方法中，空間濾波法以其光學和機械結(jié)構(gòu)簡單穩(wěn)定、光源可選的實用優(yōu)點而得到了越來越多的重視。本文對空間濾波測速的發(fā)展進行了介紹，介紹了空間濾波測速的原理，并從數(shù)學角度對空間濾波效應進行了分析。空間濾波器的濾波特性及圖像強度的空間分布直接決定了信號質(zhì)量和測量精度，因此，空間濾波法的數(shù)學分析對于空間濾波器的設計、光學系統(tǒng)的配置以及實際應用具有較強的指導意義。

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第7篇：光學成像原理范文

Abstract： The application of optical information processing with rebuilding the frequency spectrum is based on the experiment of Abbe-Poter and spatial filtering. And then， building the physical model of experiment system and programming the simulation with matlab GUI are demonstrated to process the digital image.

關鍵詞： 空間濾波；MATLAB GUI；頻譜

Key words： spatial filtering；MATLAB GUI；Frequency Spectrum

中圖分類號：O436.1 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2012）29-0302-02

0 引言

光學信息處理是基于光學頻譜分析，利用傅立葉綜合技術，通過空域或頻域調(diào)制，借助空間濾波技術對光學信息進行處理的過程。阿貝于1873年提出的顯微鏡成像理論，以及他本人于1893年、波特于1906年為驗證這一理論所做的阿貝—波特實驗，科學地說明了成像質(zhì)量與系統(tǒng)傳遞的空間頻譜之間的關系，成為空間濾波的先導。隨著計算機硬件、軟件技術的快速發(fā)展，把電子數(shù)字計算機與光學模擬處理器結(jié)合起來，使其在光學信息處理領域內(nèi)應用范圍日益擴大。Matlab提供的圖形用戶界面（Graphical User Interface，GUI）[1，2]是由窗口、光標、按鍵、菜單、文字說明等對象構(gòu)成的一個用戶界面。用戶通過一定的方法（如鍵盤或鼠標）選擇、激活這些圖形對象，使計算機產(chǎn)生某種動作變化，比如實現(xiàn)計算及計算可視化、繪圖等。Matlab GUI技術集數(shù)值分析、矩陣運算、信號處理和圖形顯示于一體，構(gòu)成了一個方便、界面友好的人機交互方式，給用戶帶來了操作和控制的方便與靈活性。采用MATLAB GUI設計對光信息處理進行仿真[3，4]，過程簡單，可以設計出豐富、直觀的界面。操作方便，可以直接在界面上輸入和改變參數(shù)，直觀地分析各參數(shù)的變化對實驗結(jié)果的影響。

1 阿貝成像原理及4f空間濾波系統(tǒng)

1873 年阿貝首次提出了一個與幾何光學成像傳統(tǒng)理論完全不同的成像概念[5]。該理論認為成像過程包含了兩次衍射過程。這兩次衍射過程分為兩步：一是分頻；二是合成。如圖1，由物面到后焦面物體衍射光波分解為各種頻率分量，在后焦面得到物體的頻譜，這是分頻過程。由后焦面到像面各頻譜分量又合成為像。從頻域來看，要求各空間頻率成分在傳遞過程中盡可能少受影響，所得的像逼真與物。但實際上由于物鏡有限光瞳的限制，物體的頻率分量只有一部分參與了成像。一些高頻成分被丟失，因而像產(chǎn)生失真。顯然，像和系統(tǒng)傳遞的空間頻率之間存在一一對應的關系。像和物的相似程度完全取決于物體有多少頻率成分能參與成像。在頻譜面上放置狹縫、小孔等光闌改變透射的頻譜，輸出像的結(jié)構(gòu)將發(fā)生變化。這樣提供了一種新的頻譜語言描述信息，啟發(fā)人們用改變頻譜的手段來改造信息，即信息光學處理基礎。

在成像問題中，希望物與像盡可能相似，考慮的是輸入信息的各種頻率成分在系統(tǒng)中如何傳遞。而對于空間濾波更為普遍的問題在于輸入信息實現(xiàn)所期望的變換，例如去噪、特征信息的提取等。對輸入信息所包含的各種空間頻率成分施加振幅和位相調(diào)制來實現(xiàn)特定的變換，這就是空間濾波的含義。4f相干光學信息處理系統(tǒng)是傅里葉光學的一個經(jīng)典濾波系統(tǒng)，系統(tǒng)有與空域?qū)妮斎耄ㄎ锲矫妫⑤敵觯ㄏ衿矫妫┢矫?，以及與頻域?qū)拇_定的頻譜面，在頻譜面可以安放所需要的濾波器。圖2為4f相干光學信息處理系統(tǒng)的示意圖，物面上的信息經(jīng)透鏡L1實現(xiàn)光學傅里葉變換，在后焦面（即頻譜面）上得到物的頻譜。在頻譜面放置濾波器，透射頻譜通過透鏡L2在像平面合成為改造后的像。

2 基于MATLAB GUI模擬光的空間濾波現(xiàn)象

數(shù)字圖像處理是指計算機圖像處理，圖像的光學處理方式由于實驗條件和光學元件的限制而缺少靈活性，計算機圖像處理可以靈活進行各種運算，而且具有可編程、控制、分析和判斷的能力。利用數(shù)學軟件matlab GUI技術設計空間濾波界面，可以靈活選取實驗參數(shù)，在界面實時再現(xiàn)圖像處理過程。

用MATLAB GUI設計空間濾波實驗仿真界面：建立五個命令按鈕，三個圖像框，三個可編輯文本框；五個命令按鈕分別為低通濾波、高通濾波、方向濾波、帶通濾波和結(jié)束執(zhí)行按鈕；三個圖像框分別為原圖像框、濾波器和濾波后圖像；兩個可編輯文本框為濾波器帶寬設置。設計界面如圖3所示，然后編寫回調(diào)函數(shù)，點擊“演示”控件后出現(xiàn)的用戶界面如圖4所示。

在濾波帶寬選擇下，按鈕執(zhí)行結(jié)果如圖5（a）-（e）。

3 結(jié)論

長期以來，由于信息光學課程中的概念繁多，學生對頻譜、濾波、卷積等的理解較為抽象，理論教學對實驗的依賴性較強，特別是一些光學現(xiàn)象的教學中教師一直沿襲口述筆演的教學方式，這些都給學生進一步理解該課程帶來了諸多困難，因而信息光學的教學效果不盡人意。在這種情況下，需要用現(xiàn)代化的教學手段，千方百計地為學生提供觀察、理解物理現(xiàn)象的機會，培養(yǎng)學生的思維水平和能力。利用matlab GUI對信息光學實驗進行仿真，首先很好解決了真實實驗因環(huán)境限制而不能進入課堂的難題；其次在掌握光學理論知識和數(shù)學軟件的前提下，讓學生自主探索并通過matlab編程，去完成對知識的鞏固和拓寬；最后利用用戶對GUI界面的可控性，啟發(fā)學生對實驗中的參數(shù)進行改變，根據(jù)實際物理條件選擇符合要求的最優(yōu)值，并獲得最優(yōu)條件下的參數(shù)值，最后通過理論仿真來指導實踐，讓學生真切感受科學技術是第一生產(chǎn)力。

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第8篇：光學成像原理范文

關鍵詞：

顯微鏡； 掃描； 采集； 同步； 隨機噪聲

中圖分類號： O 436文獻標識碼： Adoi： 10.3969/j.issn.10055630.2013.05.014

引言

激光共焦掃描顯微鏡（LCSM）廣泛應用在生物醫(yī)學和材料科學等領域[1]，因其具有三維成像能力和良好的橫向分辨率和縱向分辨率[24]受到了廣泛的關注。傳統(tǒng)的掃描共焦顯微鏡，一般采用光束掃描式[5]，利用兩個相互垂直的平面掃描振鏡實現(xiàn)光學切片二維掃描[6]；然而，對于超大視場的成像，光束掃描方式由于在掃描過程中使光束發(fā)生偏轉(zhuǎn)，會在視場邊緣產(chǎn)生球差，引起視場邊緣成像與中心成像分辨率的不一致，從而容易導致光斑的空間輪廓形狀凹凸不平[7]。近年來，提出了一種采用數(shù)字微鏡器件的并行共焦檢測系統(tǒng)[810]提高成像速度的方法，但是在微透鏡陣列焦平面上得到的焦點是非均勻分布的，產(chǎn)生了一些畸變，與理想的焦點發(fā)生了位移。因此，采用工作臺運動實現(xiàn)掃描，即激發(fā)光的會聚焦點靜止而載物臺進行二維或三維運動實現(xiàn)連續(xù)掃描。這種工作臺運動掃描方式，優(yōu)點是在對超大視場的逐點掃描成像時，可以在整個視場區(qū)域?qū)崿F(xiàn)一致的高分辨率成像，缺點則是成像速度慢。

為了提高成像速度，本文對工作臺運動掃描方式LCSM中傳統(tǒng)的多幀取平均的方法進行了改進，設計并實現(xiàn)了一種基于工作臺連續(xù)運動的LCSM系統(tǒng)，并且提出了單幀成像濾除隨機噪聲的方法。

1反射式LCSM的工作原理

圖1是設計的反射式LCSM系統(tǒng)原理圖，該系統(tǒng)主要由幾大模塊組成，包括：光學成像模塊、光電轉(zhuǎn)換及放大模塊、機械掃描模塊、數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)處理模塊。

其中光學成像模塊采用無限遠光學系統(tǒng)，由于其系統(tǒng)中存在一段平行光路，在光學結(jié)構(gòu)設計和像差矯正上具有一定的優(yōu)勢。入射光波為405 nm的激光，該波長不僅不會殺傷細胞，而且滿足高分辨率的要求。采用共軛技術成像，使光源、被測樣品及探測器處于彼此對應的共軛位置上。入射激光經(jīng)過分光鏡反射后聚焦到樣品的某點處，由該點激發(fā)出來的熒光透過顯微物鏡，光束經(jīng)過分光鏡與高通濾波器后，僅有熒光波段通過，熒光通過成像透鏡聚焦于針孔處，非焦平面上的雜散光被濾掉，通過針孔的熒光被光電倍增管接收，工作臺通過作三維掃描便可以完成對光學斷層成像。

2影響LCSM分辨率的因素

2.1針孔大小及取樣間隔的選擇

針孔的大小與愛里斑的直徑相關，許多人對LCSM的三維光學傳遞函數(shù)與探測器前方針孔直徑之間的關系進行了研究[1112]。結(jié)果表明[11]，該針孔直徑不必非常小。當針孔直徑恰好等于一個愛里斑所成像的大小時，探測器接收到的光能量較高，既可以提高信噪比，又不會對分辨率造成特別大的影響。愛里斑經(jīng)過無限遠光學系統(tǒng)放大后，其像的大小為：

其中，β為系統(tǒng)的放大倍率，λ為入射光波長，NA為數(shù)值孔徑。已知β=40倍，λ=405 nm，NA=0.95，根據(jù)式（1）計算得到愛里斑像的大小約為20 μm。因此，該系統(tǒng)選用20 μm針孔直徑。取樣間隔遵循的原理是奈奎斯特采樣定理，將愛里斑作為周期信號，能夠區(qū)分兩個愛里斑的取樣間隔為0.25個愛里斑直徑，將取樣間隔定位在100～125 nm之間，即可滿足還原高分辨率圖像的要求。

2.2數(shù)據(jù)分配消除隨機噪聲

隨機噪聲具有很寬的頻譜，若采用低通濾波，必然會造成圖像的高頻成分損失。傳統(tǒng)的做法是多幀平均，根據(jù)隨機噪聲互不相關的特點，且均值為零，可以有效的壓縮噪聲。具體的方法就是在被測實驗樣本熒光極弱的情況下可通過多幀平均的方法來提高信噪比。盡管納米位移臺的重復精度很高（小于5 nm），但是多幀平均會使掃描時間成倍增加，為了在一次掃描時間內(nèi)完成濾除隨機噪聲的任務，提出了利用數(shù)據(jù)分配濾除隨機噪聲的方法，即在每一點附近采集多次，再將這些值累加或加權取平均得到該點的能量值。具體原理如下所述。

在任意時刻采集的數(shù)據(jù)為：

累加后的信噪比提高了K倍。

采集卡的型號是NI6120（12 bit），采樣率單位為S/s，表示每秒鐘采集的次數(shù)。最高采樣率可以達到10 000 000 S/s。當采樣率足夠高時，可以近似認為在一點處取得的平均值，就每一行而言，具體采集方法如圖2所示。

若采集范圍為50 μm，需要500個像素，工作臺掃描速度為100 μm/s，當采樣率設置為1 000 000 S/s時，每行可以得到500 000個點，取樣間隔為100 nm，每個間隔內(nèi)有1 000個采集點可供分配，若將1 000個采集點都取平均，相當于低通濾波器掩膜尺寸太大，導致細節(jié)被濾掉，圖像變得很平滑。為了避免這種情況，只取其中的前十分之一的數(shù)據(jù)，即100個采集點做加權平均，這100個采集點分布在10 nm范圍內(nèi)，對分辨率不會造成影響。

如圖3所示，兩幅圖均取了50次平均，圖3（a）的采樣率為10 000 S/s；圖3（b）的采樣率為100 000 S/s可以看出隨著采樣率的提高，平滑效果減弱。事實上，當采樣率可以設置為10 000 000 S/s時，取樣平均的次數(shù)也可以增加，使均值趨于零。利用這種方法有效地濾掉了隨機噪聲，同時還保留了圖像細節(jié)。

3同步系統(tǒng)設計

3.1同步采集方法研究

該系統(tǒng)選用PI公司的3軸壓電陶瓷驅(qū)動納米位移臺，型號是P545，3個軸移動范圍均為200 μm，由于具有長量程和型面不高的特點，非常容易整合進高分辨率的顯微鏡內(nèi)，并且位移精度可以達到1 nm，完全滿足高分辨成像的需要。

連續(xù)掃描是指工作臺可以從初始位置連續(xù)移動到目標位置，同時采集卡不間斷的采集數(shù)據(jù)，因此，工作臺與采集卡實現(xiàn)同步尤為重要。工作臺P545的單向重復性優(yōu)于雙向。因此，采用如圖4所示的單向梳狀掃描路徑，并以100 μm/s的速度運動的，在這個速度下運動，工作臺狀態(tài)比較穩(wěn)定。

采集卡需要工作在有限連續(xù)采集模式下，具體方法：給每一行分配一個指定大小的緩存區(qū)，當工作臺運動到每一行的目標位置時，恰好使采集到的數(shù)據(jù)填滿緩存區(qū)，讀取后清空緩存區(qū)；工作臺沿縱向只移動步距，不采集數(shù)據(jù)。每行采集均重復此過程，采集卡在該模式下工作，沒有任何數(shù)據(jù)被覆蓋掉。除此之外，為了實現(xiàn)工作臺運動與數(shù)據(jù)采集同步，還需將工作臺與采集卡參數(shù)匹配設置，表1列舉了一些工作臺與采集卡設置的參數(shù)，根據(jù)不同的需求，選擇合適的掃描范圍。其中，掃描范圍、掃描速度與像素數(shù)目決定了成像時間，掃描范圍與像素數(shù)目決定了取樣間隔，繼而影響了分辨率，表1給出的參數(shù)滿足實現(xiàn)高分辨率成像的要求。根據(jù)實際情況對分辨率的不同要求，調(diào)整表中的參數(shù)，在相同掃描范圍與像素數(shù)目下，采樣率越高，賦值范圍越小，去噪效果越好。

3.2系統(tǒng)軟件設計

為數(shù)據(jù)同步采集模塊的軟件設計流程圖。首先，設置工作臺掃描速度與掃描范圍；然后，設置采樣率，使采樣率、掃描速度和掃描范圍完全匹配，即保證工作臺運動到目標位置時，采集卡緩存區(qū)剛好被填滿，其中，循環(huán)次數(shù)由像素數(shù)決定。

操作控制界面如圖6所示，主要包括光源控制模塊、采集參數(shù)設置、工作臺控制器參數(shù)設置、實時顯示模塊。

4實驗結(jié)果

本文所研究的顯微鏡實驗裝置如圖7所示，鑒于穩(wěn)定性的要求，加工了三維支架，保證了絕對水平和垂直。為了方便尋找細胞，將分光鏡分離的另一束光成像在CCD上，并且在工作臺下方安裝了粗調(diào)X，Y兩個方向的底座。

實驗中所采用的樣品是老鼠腦細胞，細胞的平均尺寸約為10 μm。將表1中的參數(shù)輸入軟件中，完成圖像掃描，可獲得如圖8（b）所示的共焦掃描圖像，并與蔡司寬場顯微鏡對該細胞拍攝的圖像進行對比，如

5結(jié)論

本文研制的基于工作臺連續(xù)運動的LCSM系統(tǒng)，完成了系統(tǒng)控制和數(shù)據(jù)采集的任務，利用有限連續(xù)采集模式，解決了機械控制與數(shù)據(jù)采集難以同步的問題，并在此基礎上完成了軟件系統(tǒng)的開發(fā)工作。與傳統(tǒng)的多幀取平均掃描方式相比，大大地提高了成像速度。本文所述的實驗結(jié)果是在納米位移臺單向掃描方式下獲得的，若納米位移臺雙向重復性好，能夠?qū)崿F(xiàn)雙向掃描，還可以進一步提高成像速度。

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第9篇：光學成像原理范文

關鍵詞：信息光學；傳統(tǒng)教學方法；現(xiàn)代教學方式

作者簡介：劉紅梅（1980-），女，山西山陰人，山西大同大學物理與電子科學學院，講師。（山西 大同 037009）

基金項目：本文系博士科研啟動基金項目（項目編號：2012-B-04）的研究成果。

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）31-0095-02

信息光學是在全息術、光學傳遞函數(shù)和激光的基礎上從傳統(tǒng)的、經(jīng)典的波動光學中脫穎而出的一門新型學科，主要包括標量衍射理論、光學成像系統(tǒng)的傳遞函數(shù)、光學全息、空間濾波、波前調(diào)制、相干與非相干光學處理等內(nèi)容，是現(xiàn)代光學的核心部分。信息光學課是光信息科學與技術等專業(yè)的一門重要的專業(yè)必修課程，其目的不僅要使學生掌握信息光學的基礎理論、基本知識，而且還要培養(yǎng)學生物理科學素養(yǎng)、信息素養(yǎng)等綜合能力，開拓學生的創(chuàng)新思維，激發(fā)學生探索和創(chuàng)新精神。因此，信息光學的教學要做到在兼顧課程特點、專業(yè)特點的基礎上，加強培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際的能力，為從事光學相關工作打下基礎。目前，信息光學的教學主要存在的問題是其教學與實際的技術、應用等結(jié)合得比較少，聯(lián)系不緊密。盡管在課堂上有些教師也會摻雜一些實際應用、技術等知識，但由于信息光學知識的理解過于抽象，內(nèi)容不易拓展，教學效果仍然不是很理想。因此，針對這種現(xiàn)狀，本文主要從信息光學的新型交叉學科特點入手，介紹了如何合理選擇、應用不同的傳統(tǒng)與現(xiàn)代的教學方法，并結(jié)合現(xiàn)代信息技術來更新原有的教學方法。具體來說，根據(jù)信息光學中各部分內(nèi)容的不同的特點（如實踐性強、前瞻性強等），采用傳統(tǒng)教學方式和現(xiàn)代教學方式相結(jié)合，以多樣化的現(xiàn)代教學方式為主的教學模式，達到激發(fā)學生積極性、教學效果最佳化的目的。

一、加強教學與實際應用的結(jié)合

信息光學是一門新型應用性課程，其一個很重要的特點就是與實際應用緊密相關，因此信息光學的教學應該也應與實際應用相結(jié)合，不斷充實和更新教學內(nèi)容，加深同學對基本原理、基礎知識的理解，同時也增強學生學習的興趣。具體來說，可以帶領學生參觀一些相關的企業(yè)的生產(chǎn)線，通過與這些實際應用的接觸，加強學生對基礎知識的認知和理解，強化學習效果，為學生日后從事光信息相關行業(yè)奠定基礎。例如，在講解空間濾波應用實例策尼克相襯顯微鏡時，可以到企業(yè)讓學生看看策尼克相襯顯微鏡究竟是什么樣的，包含哪些部分，如何使用，以及與普通顯微鏡的區(qū)別在什么地方，并邀請企業(yè)的一線工程師實地講解這個顯微鏡的制作過程。有可能的話，可以讓學生親身體驗、參與使用策尼克相襯顯微鏡觀察活體標本的過程。這樣，不僅能讓學生感受到自己學習知識的有用性，而且在加深理解空間濾波原理的同時，拓展學生對信息光學應用的了解。

二、教學與技術發(fā)展有機結(jié)合

信息光學作為一門新型信息學科，其相應技術正在或者已經(jīng)應用到實際當中。在教學中插入關于這些技術的介紹，能充分調(diào)動學生積極性，激發(fā)學生學習熱情。例如在講解全息成像原理時，可以從人們最初從科幻電影、電視中看到的三維人物到目前已經(jīng)初步實現(xiàn)的3D電影入手，指出這些技術的實現(xiàn)就是利用三維成像技術，進而給出三維人物或者場景再現(xiàn)的原理及過程，達到調(diào)節(jié)課堂氣氛，調(diào)動學生學習積極性的目的。此外，還可與科學發(fā)展前沿相結(jié)合，指出這種三維成像技術的應用前景、發(fā)展動態(tài)以及目前所存在的待解決的問題，使學生能及時了解現(xiàn)有技術的發(fā)展動態(tài)，激發(fā)學生學習熱情的同時，嘗試培養(yǎng)學生探索新知識、新技術的能力，為后續(xù)可能從事相關行業(yè)奠定基礎。當然，還要注意一點，對前沿內(nèi)容的引進要適度，以激發(fā)學生學習積極性、擴充學生的視野為目的，避免過度壓縮基本內(nèi)容的學時，增加學生學習負擔。

三、將科學發(fā)展史融入教學

根據(jù)信息光學的教學內(nèi)容，合理恰當?shù)貙⒖茖W發(fā)展史融入教學中，給學生介紹一些概念、技術、實驗等的產(chǎn)生、發(fā)展歷史，讓其體會到光學知識的獲得過程，培養(yǎng)學生的科學精神。在信息光學中，光的全息術有著至關重要的作用。它的出現(xiàn)，并與光學傳遞函數(shù)相結(jié)合為整個信息光學的發(fā)展奠定了堅實的基礎，使人類對光的認識向前邁進了一大步。因此，可以以光全息術理論的講解為例，來說明科學發(fā)展史如何融入教學。在開始光學全息這一章內(nèi)容的教學時，從歷史背景和相關實驗入手，以丹尼斯-蓋伯、利思和烏帕特尼克斯等人的實驗發(fā)現(xiàn)、研究為主線，講述這些科學家的研究思路、實驗分析。追蹤他們在全息術中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的過程，引出光學全息的概念及發(fā)展歷程，為后續(xù)講解同軸全息、離軸全息等做好準備。這不僅使學生能比較自然地接受后續(xù)對波前再現(xiàn)、記錄、同軸全息、離軸全息等知識的學習，而且使學生能整體上對全息成像有更全面深入的理解，起到了融會貫通的作用。同時，發(fā)展史的引入也會使學生體會到科學家那種堅持不懈、不斷創(chuàng)新的科學精神，為學生科學精神的培養(yǎng)樹立榜樣，奠定基礎。

四、課堂教學與實驗教學進行有機的互動

在信息光學某些教學內(nèi)容的講解中，需要與實驗教學相結(jié)合，課堂教學與實驗教學相互動，采用探索式學習的方法，來提升學生學習效果，加深對新知識的理解。例如在講解阿貝成像原理時，可以先讓學生進行阿貝-波特實驗，在透鏡的后焦平面上放置各種不同的遮擋物（如光圈、狹縫、小光屏）時，像發(fā)生了很大的變化。根據(jù)這個現(xiàn)象，以提出問題、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的方式引導學生探索學習新知識。比如可以指出，在這個實驗中，為什么要把遮擋物放在透鏡的焦平面上，為什么放置一水平狹縫時，出現(xiàn)的像是豎直狀條紋；這種成像方式究竟?jié)M足什么規(guī)律。帶著這些疑問，老師可以就阿貝成像原理引入的新觀點進行了講解，加深學生的理解，調(diào)動學生學習的積極性。在學習了理論上的教學之后，還可以繼續(xù)與實驗教學相互動，進行阿貝成像空間實驗的擴展實驗，比如在頻譜面上放置光圈，從而加強學生對新知識、基礎知識的認知和理解，拓展學生自我探索新知識的能力，培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際的能力的同時，增強實踐動手能力。

五、滲入現(xiàn)代編程技術

信息光學將傅里葉變換和線性系統(tǒng)理論引入光學中，使光學圖像可以用空間頻率的分布和變化來描述，產(chǎn)生了新的光學信息處理方式，即可以通過在頻域內(nèi)實施某種變換來實現(xiàn)對輸入信息的各種變化處理。信息光學中空間濾波、波前調(diào)制、相關光學處理、非相干光學處理等部分就與這種光學信息處理方式緊密相關。

在這些內(nèi)容中，關于光學圖像空間頻率的概念以及空間濾波問題的理解是至關重要的，它為后續(xù)知識的學習奠定了堅實的基礎。因而，在教學中，如何使學生在較短時間內(nèi)接收空間頻率的新觀點，如何使用這個新觀點來看到一幅光學圖像，這是亟待解決的關鍵問題。為了讓學生更容易理解、接受空間頻率的概念和空間濾波的物理過程，在教學中引入現(xiàn)代計算機編程技術，利用MATLAB軟件來實現(xiàn)空間濾波仿真實驗，并與實際的光學實驗相比較，使學生真正理解了空間頻率的概念以及空間濾波的實質(zhì)。具體來說，可以通過電子教案來演示如何使用MATLAB編程軟件來實現(xiàn)空間濾波的仿真步驟。首先借助相關函數(shù)將圖像、濾波器、傅里葉頻譜等用數(shù)學的方式來表達和描述，接著通過對輸入圖像的頻譜進行調(diào)制，從而完成對輸入圖像改造和處理的數(shù)學實現(xiàn)。同樣，也可引入MATLAB用于仿真光學圖象增強處理、消模糊處理、圖象識別等方面的相關介紹，這樣不但能使復雜抽象的問題形象化、具體化，而且還能激發(fā)學生學習編程技術的興趣和愛好，達到培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)的目的。

綜上所述，與實際應用、技術相結(jié)合，提升了學生理論聯(lián)系實踐的能力；科學發(fā)展史的引入、應用提升了學生課堂學習的興趣和效果；課堂教學與實驗教學的互動，增強了學生對基礎知識的理解；滲入現(xiàn)代編程技術，解決了信息光學課程中的抽象問題的形象化、具體化。因此，根據(jù)信息光學各部分知識的不同特點，合理選擇上述不同的教學方式，有助于學生理解相關知識，能很大程度上提升教學效果，達到最優(yōu)化。

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